CN101599221A - 防止飞行器登机桥之间的碰撞的系统 - Google Patents

Abstract

防止飞行器乘客登机桥之间的碰撞的系统，包括：a)为每套乘客登机桥确定原点位于入口圆厅中心(30，30’，30”)处的固定轴坐标系，及原点在舱室连接区中心(25，25’，25”)处的移动轴坐标系；b)在任何时刻，为每套乘客登机桥确定一系列参考点，该参考点是通过其相对于第一个或第二个轴坐标系的坐标而确定的，并据此计算出每套乘客登机桥与邻近乘客登机桥的参考点之间的距离。

Description

防止飞行器登机桥之间的碰撞的系统

技术领域

本发明涉及一种防止飞行器登机桥之间的碰撞的系统，其通常在机场使用，用于乘客登机或下机。

本发明的系统尤其适用于在飞机的不同登机口处需要同时使用不同的乘客登机桥，并且登机桥之间非常靠近的场合。

背景技术

在20世纪前半段，伴随着第一条商业航线的开通，首次出现了连接航站楼和飞行器的需要。随着时间的推移，乘客登机桥的设计经历了一些变革，应因乘客们的新期望，对乘客登机桥进行了技术改进，并且这些技术改进已经应用并扩展到新的设计中。

现在所熟知的登机桥包括：称为入口圆厅(rotunda)的转动结构，其通过供乘客登机或下机的固定通道或颈道(neck)与航站楼的正面相连；用于支撑入口圆厅、称为“支柱(column)”的支撑结构；由可伸缩结构组成的“通道”，其可根据航站楼与登机口之间的距离来调整乘客登机桥的长度；通道设置在其上的同样由伸缩结构组成的“升降系统”，其可以调整乘客登机桥的高度，并使其自身与飞机舱门的高度相适应；升降系统设于其上的“滚动系统”，其使得乘客登机桥可在机场平台上移动；称为“舱室(cab)”的转动系统，用作乘客登机桥与飞机之间的连接；供舱室在其上转动的圆形结构，其被称为舱室连接区；以及楼梯，其通常位于乘客登机桥的最靠近飞机的一端，使得可以从机场平台进入乘客登机桥。

目前，市场上存在制造具有较大载客量的大型飞机的明显趋势，这种飞机的舱门的位置也较高。也有一些飞机的乘客座位处在不同的高度上，它的一些舱门也处于不同的高度，这要求乘客登机桥能够同时为几个舱门提供服务。另外，在航站楼和飞机之间利用乘客登机桥来输送乘客变得越来越普遍，并且机场的乘客登机桥也越来越多，有时候没有足够的空间来放置乘客登机桥，因此，需要准确地控制它们以避免它们之间发生碰撞。此外，乘客登机桥的操作者的视野是有限的，并在很多时候都依赖于不能全角度地显示登机桥的摄像头，这使得乘客登机桥之间容易发生碰撞。

目前使用的防碰撞系统主要基于以下技术：

1.在登机桥的侧面安装诸如超声波、红外线、激光传感器、雷达等的不同的检测装置，当上述装置检测到物体存在时，就对乘客登机桥的控制系统发出信号。该技术需要安装大量传感器来覆盖机器的所有表面，这便增加了一些传感器失效的可能性。如果安装激光雷达的话，这样的装置的成本很高。此外，这些装置的运作可能会随天气条件而变化。

2.通过计算入口圆厅的角度来控制乘客登机桥的位置。在该系统中，每个乘客登机桥上安装了装置来控制登机桥的角度。每个乘客登机桥都能确定它自身以及与它相邻的登机桥的位置，这样就确定了一个角度，当低于这一角度时就会触发停止信号。该系统的缺点是，对于软件所确定的同样的停止角度，乘客登初桥之间的距离由于它们收缩或伸展状态的不同而差别很大，因此，为防止收缩状态下的乘客登机桥产生碰撞而进行的充分调整可能导致伸展状态下的乘客登机桥间的距离太远，致使不能为飞机舱门提供服务。

3.通过计算入口圆厅的角度和登机桥的伸展情况来控制乘客登机桥的位置。在这种情况下，为了避免上述问题，乘客登机桥的停止角度根据它们的伸展情况而变化。这样，尽管可以在各种状态下调整乘客登机桥之间的距离，但舱室的位置不能控制，这样可能与另一个登机桥或相邻登机桥的通道发生碰撞。

4.控制未安装乘客登机桥的区域。在乘客登机桥的支柱之间安装检测系统，其覆盖了支柱和飞机之间的表面，这样，如果有乘客登机桥进入这一区域，就会触发信号表明登机桥侵入了该区域。但在这个系统中，乘客登机桥的工作范围受到了限制，并飞机必须停在准确的位置处。

发明内容

本发明旨在借助一种系统来解决上述问题，该系统能够简单准确地避免登机桥之间可能发生的、将严重危及乘客和登机桥的安全的碰撞。

供乘客出入的登机桥一般包括由支柱支撑的入口圆厅、伸缩通道、伸缩通道的末端终止于此的舱室连接区，以及围绕舱室连接区旋转的舱室。该乘客登机桥还包括设在滚动系统上的升降系统。

根据本发明的实施例，为每套乘客登机桥建立了：固定的轴坐标系，其原点在入口圆厅的中心，而X轴与固定通道或入口圆厅的颈道相一致；相对于固定坐标系的可移动的轴坐标系，其原点在舱室连接区的中心，而X轴与伸缩通道的轴线相一致，其位置由其原点相对于固定轴坐标系的坐标而定。

另外，在任何时刻对于每套乘客登机桥来说，通过相对于固定的或移动的轴坐标系而确定了一系列参考点。

借助控制软件，每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的参考点之间的距离能由上述参考点的位置而计算出来。然后，将计算出的距离逐一比较，选出最小值。将该最小值与参照值比较，如果该最小值低于参照值，就借助控制软件使乘客登机桥低速移动或停止。

为每套乘客登机桥所定义的参考点可以包括乘客登机桥的轴线、乘客登机桥的参考点，或者乘客登机桥的参考点和轴线。

根据本发明的一个优选实施例，每套乘客登机桥所选取的参考点可包括舱室连接区和舱室的一系列外部点，其位置由它们在移动轴坐标系中的坐标而定。这些参考点还可包括每套乘客登积桥的移动轴坐标系的原点，其位置始终由它在邻近乘客登机桥的移动轴坐标系中的坐标而定。

每套乘客登机桥所选取的参考点还可包括每套乘客登机桥的轴线的位置，其与所述轴线和所述登机桥的第一个固定轴坐标系的X轴之间的角度相关。

每套乘客登机桥所选取的参考点还可包括每套乘客登机桥的轴线与邻近乘客登机桥的轴线之间形成的角度。

综上所述，在任何时刻，借助控制软件由参考点和轴线的位置计算出每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的参考点之间的距离，以及每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的轴线之间的距离。将计算出的距离输入到功能模块中，得到每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的参考点之间以及每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的轴线之间的所有距离中的最小值。将这些距离输入到第二个模块中，得到在任何时刻时乘客登机桥之间的最小距离，将该距离与参照值比较，以触发乘客登机桥的低速移动及停止。该参照值可以由使用者设定。

在上述参考点中，在每个乘客登机桥的舱室连接区和舱室都安装了长度和角度传感器，其与安装在每个乘客登机桥上的遥控模块或PLC相连。

该防碰撞系统由相应的软件控制，其具有中央PLC，该中央PLC预先检查安装在乘客登机桥上的传感器的状态，并参与到确定参考点的必要计算中。该中央PLC还检查其与安装在登机桥上的遥控模块或独立的PLC之间的通信。

中央PLC检查的主要方面包括：

-中央PLC与安装在登机桥上的遥控模块之间的通信必须准确；

-与各乘客登机桥的遥控模块连接的测量装置必须正确地工作。这些测量装置包括：a)测量长度的装置；b)测量舱室角度的装置；c)测量舱室连接区角度的装置；

-乘客登机桥必须经过适当地校准。

属于防碰撞系统的中央PLC系统与乘客登机桥的独立的PLC连接，以便能够报告参与计算防碰撞点的装置可能发生的故障。

通过该连接，校准系统和检查连接到遥控模块的输入和输出所需的所有变量可被传输。

一旦所有点及登机桥的轴线确定下来，控制软件就能计算每个乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的参考点之间的距离，接着计算每个登机桥的每个参考点与邻近登积桥的轴线之间的距离，以便能继续上述步骤。

该控制设备包括独立的可编程逻辑控制器。该防碰撞系统的控制软件在登机桥自身的可编程逻辑控制器中运行。

附图说明

附图示出了根据本发明系统的非限制性实施例，对该实施例的说明可以帮助更好地理解本发明的特征和益处。

图1是一套具有传统结构的、用于登机和下机的登机桥的立体图。

图2是舱室、圆厅及带有通道的连接区的平面图，其中标明了每套乘客登机桥上所确定的参考点。

图3显示了使用了移动坐标系的平面图。

图4显示了对每套乘客登机桥使用了固定坐标系的平面图。

图5显示了三个乘客登机桥的固定坐标系的平面图，图中写入了参数以标明具登机桥与相邻登机桥的参考系的所有参考点。

图6显示了一套登机桥相对于相邻乘客登机桥的临界点的计算示例。

图7显示了中间乘客登机桥的每个点相对于邻近乘客登机桥的轴线之间的距离的计算示例。

具体实施方式

本发明以附图所示的示例为基础进行说明，其对应于用于乘客登机和下机的常规乘客登机桥，为简明起见只采用三个登机桥进行说明。本发明的防碰撞系统由相应的软件控制，包括中央PLC及安装在每套登机桥上的独立PLC或遥控模块。本系统包括安装在登机桥上的传感器，其状态与功能将在下文中阐述。

本发明防碰撞系统的启动是中央PLC预先对安装在登机桥上的所有传感器的状态进行检查，并且其是确定临界点所必须的计算中的一部分，这将在下文阐述。中央PLC还将检查其与安装在登机桥上的独立PLC或遥控模块之间的通信。

图1显示了传统登机桥的立体图，其由舱室连接区1、支撑舱室连接区的支柱2、伸缩通道3、围绕位于通道3的一端处的出口圆厅7旋转的舱室4以及升降系统5组成，该升降系统设在滚动系统6上。整个结构可围绕支柱2的垂直轴线旋转。

图2显示了每套登机桥上的参考点。为了简洁和便于阅读，舱室4侧面上的参考点在接下来的附图中未示出，但在所有计算中都考虑了它们。

如图2所示，选取的参考点如下：

8-选取在舱室左侧面，并且在其最靠前的位置；

9-选取在舱室左侧面，并且在其最靠后的位置；

10-选取在舱室右侧面，并且在其最靠前的位置；

11-选取在舱室右侧面，并且在其最靠后的位置；

12到17-选取在舱室左侧面，并且均匀地分布在8和9之间；

18到24-选取在舱室右侧面，并且均匀地分布在10和11之间；

25-选取在舱室连接区的中心；

26-与点25的X坐标相同，并且在舱室连接区的左侧；

27-与点25的X坐标相同，并且在舱室连接区的右侧；

28-与点25的X坐标相同，并且在服务梯的右侧；

29-该参考点的Y坐标与点28相同，但退到服务梯接触地面的起始端。

在没有服务梯的情况下，参考点28和29的X坐标将修改至与舱室连接区右侧的最外位置相一致。

对于每一乘客登机桥都将使用两套坐标系，即原点在入口圆厅的中心处的固定坐标系以及原点在舱室连接区的中心处的相对于固定坐标系的移动坐标系。在移动坐标系中，X轴与移动通道3的纵轴相一致，而在固定坐标系中，X轴与固定通道31的纵轴相一致。

为了计算在舱室上选取的参考点，需要考虑该移动坐标系，其原点(0，0)是舱室连接区的中心，也就是点25。当舱室转动时，这些参考点都会相对于移动坐标系的原点25移动。

因此，在任何时候，参考点8，9，10和11相对于点25的位置、参考点8和9之间的参考点(参考点12-17)相对于点25的位置以及参考点10和11之间的参考点(参考点18-24)相对于点25的位置都可以通过将点25与上述每个参考点相连的矢量以及相应的角度来确定。这些值应当保持为常数，只有当登机桥的舱室尺寸改变时才发生变化。

图3显示了所述移动坐标系的位置。该移动坐标系根据登机桥的伸展和转动而相对于原点在登机桥的入口圆厅的中心处的固定坐标系移动。

可以理解，选取所述坐标系是为了描述本发明的防碰撞系统，但对于本发明的防碰撞系统来说还可以使用其他任何的坐标系。

接着，图4描述了每套登机桥的固定坐标系。该坐标系将入口圆厅的中心30定为(0，0)。X轴与固定通道31或入口圆厅的颈道相一致。

该坐标系的中心点位置是固定的，不受登机桥伸展或旋转的影响。

该固定坐标系的中心点30与点25相连形成了轴线32，其根据登机桥的旋转而相对于轴线X成角α。

为计算不同点的位置而在舱室使用的移动坐标系，其相对于登机桥的固定坐标系的位置受到通道3的伸展和旋转的影响。

一旦相对于登机桥自身的固定坐标系(如图5所示，左登机桥33中的X’-Y’坐标系，右登机桥34中的X”-Y”坐标系及中间登机桥35中的X-Y坐标系)确定了每套乘客登机桥的参考点，就需要相对于其中一个坐标系确定所有登机桥的参考点，将该坐标系设定为本地坐标系，并且当作整个系统的原点，该本地坐标系对应于中间登机桥35的固定坐标系。

为在本地坐标系中确定左乘客登机桥33和右登机桥34的所有参考点，有必要在程序中引入由左登机桥33和右登机桥34的固定坐标系的原点坐标所产生的变量，从图5中可以看出，对应于左登机桥的变量是“a”和“b”，对应于右登机桥的变量是“c”和“d”，以及登机桥的轴线之间的角度。

已经说明过如何在本地坐标系上确定登机桥的参考点，该本地坐标系对应于中间登机桥的固定坐标系。这样就允许计算需要考虑的所有参考点之间的距离，以及每一个选取点与通道之间的距离。

每个乘客登机桥都在入口圆厅1的中心30(每个登机桥的固定坐标系的点(0，0))与舱室连接区7的中心(每个登机桥的点25)之间确定了一条直线32。

这些直线在固定坐标系中的位置可以通过如下数值确定：左登初桥33和右登机桥34的每一个圆厅中心的位置和上述登机桥之间的角度，这些已经在上文中有过描述。

一旦获得所有选取参考点的位置及登机桥轴线的位置，控制软件首先计算出每一套登机桥的每一个参考点与邻近登机桥的参考点之间的距离，然后计算出每套登机桥的每一个参考点与邻近登机桥的轴线之间的距离。

图6示出了一套登机桥的参考点相对于邻近登机桥的参考点的距离计算示例。

左登机桥33的参考点10’与下列参考点之间的距离：

-中间登机桥35的点8

-中间登机桥35的点12到17

-中间登机桥35的点26

右登机桥34的参考点8”与下列参考点之间的距离：

-中间登机桥35的点10

-中间登机桥35的点18到24

-中间登机桥35的点27

-中间登机桥35的点28

-中间登机桥35的点29

图7示出了中间登机桥35的各参考点与左登机桥33的轴线32’及右登机桥34的轴线32”之间距离的计算。

左登机桥的轴线32’与下列参考点之间的距离：

-中间登机桥35的点8

-中间登机桥25的点12到17

-中间登机桥35的点10

-中间登机桥35的点25

-中间登机桥35的点26

右登机桥的轴线32”与下列参考点之间的距离：

-中间登机桥35的点8

-中间登机桥35的点10

-中间登机桥35的点18到24

-中间登机桥35的点25

-中间登机桥35的点27

-中间登机桥35的点28

-中间登机桥35的点29

由软件计算每个登机桥的各参考点与邻近登机桥的各参考点之间的距离。将这些距离值输入到一个功能模块中，其提供这些点之间的距离中的最小值。另外，软件还计算每个登机桥的各参考点与邻近登机桥的轴线之间的距离。将这些距离输入到另一个功能模块中，其提供这些距离中的最小值。在这种情况下，应将得到的距离值减去通道宽度的一半，因为计算是相对于通道的轴线进行的，但是碰撞是发生在通道上的。

最后，将这两个得到的距离值，也就是各参考点之间距离的最小值和参考点与校正过的直线之间距离的最小值输入到另一个模块中，其提供在各个时刻登机桥之间的最小距离值。

最后，将这个最小距离值与一个由使用者设定并显示在屏幕上的值进行比较，以便触发低速移动和停止动作。

如果实时测得的任何距离值达到了触发低速动作的设定值，将进行下列步骤：

-屏幕上显示一个信息，警告可能的碰撞危险；

-触发间歇性的蜂鸣声；

-登机桥的速度降低。

如果实时测得的任何距离值达到了在碰撞区内停止登机桥的设定值，将有警报警告即将发生碰撞，并进行下列步骤：

-屏幕上显示一个信息，警告登机桥的停止；

-触发连续性的蜂鸣声；

-登机桥将在触发停止信号的方向上停止移动。

Claims (18)

1.一种防止飞行器乘客登机桥之间的碰撞的系统，尤其是防止可移动的乘客登机桥之间的碰撞的系统，所述登机桥包括与航站楼相连的定向入口圆厅、具有与飞机舱门相连的定向舱室的舱室连接区，以及在入口圆厅和舱室连接区之间延伸的伸缩通道，其特征在于，所述系统包括：

a)为每套乘客登机桥设定：固定轴坐标系，其原点在所述入口圆厅的中心，X轴与固定通道的轴线相一致；以及相对于所述固定轴坐标系的移动轴坐标系，其原点在所述舱室连接区的中心，X轴与所述伸缩通道的轴线相一致，并且其位置由其原点相对于所述固定轴坐标系的坐标而定；

b)在任意时刻为每套乘客登机桥确定一系列参考点，该参考点通过其相对于所述固定或移动轴坐标系的坐标而定；

c)通过控制软件根据上述选取的参考点的位置来计算每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的参考点之间的距离；

d)对计算出的距离的值进行比较，选出其中的最小值；

e)通过该控制软件将所选出的最小值与参照值进行比较，如果所选出的最小值低于该参照值，就触发所述乘客登机桥的低速移动或停止所述乘客登机桥的移动。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，为每套乘客登机桥选取的参考点包括所述乘客登机桥的轴线。

3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，为每套乘客登机桥选取的参考点包括所述乘客登机桥的参考点。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，为每套乘客登机桥选取的参考点包括所述参考点和乘客登机桥的轴线。

5.根据权利要求1、3或4所述的系统，其特征在于，为每套乘客登机桥选取的参考点包括所述舱室连接区和所述舱室上的一系列外部参考点，其位置是由其相对于所述移动轴坐标系的坐标而定。

6.根据权利要求1、3或4所述的系统，其特征在于，为每套乘客登机桥选取的参考点还包括每套乘客登机桥的移动轴坐标系的原点，其位置始终由其相对于邻近登机桥的固定轴坐标系的坐标而定。

7.根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，为每套乘客登机桥选取的参考点包括每套乘客登机桥的轴线的位置，其与所述轴线和所述登机桥的固定轴坐标系的X轴形成的角α相关。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，为每套乘客登机桥选取的参考点包括每套乘客登机桥的轴线与邻近乘客登机桥的轴线之间所形成的角度。

9.根据上述权利要求任一项所述的系统，其特征在于，在任何时刻，通过控制软件，由参考点和轴线的位置计算出每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的参考点之间的距离，以及每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的轴线之间的距离，将这些距离输入到功能模块中，其提供每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的参考点之间的所有距离以及每套乘客登机桥的参考点与邻近乘客登机桥的轴线之间的所有距离中的最小值，将所述最小值输入到第二功能模块中，其提供任意时刻时登机桥之间的最小距离，将该最小距离与参照值进行比较，洒在需要的情况下触发登机桥的低速移动或停止。

10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，该参照值由使用者设定。

11.根据权利要求3、4、5或6所述的系统，其特征在于，在每套乘客登机桥的舱室连接区和舱室上的参考点处安装测量长度和角度的传感器，该传感器与安装在每套乘客登机桥上的遥控模块或独立PLC连接。

12.根据权利要求11所述的系统，其特征在于，所述系统包括与安装在登机桥上的遥控模块或PLC相连的中央PLC，其具有计算所述距离的控制软件，用来触发登机桥的低速移动或停止。

13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，为了控制登机桥的位置，在进行操作之前，中央PLC检查安装在乘客登机桥上的测量传感器的状态，其参与到确定所述参考点的计算中，并且检查所述中央PLC和安装在登机桥上的遥控模块或独立PLC之间的通信，以及对所述登机桥进行校准。

14.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述固定轴坐标系中的X轴与所述固定通道或入口圆厅颈道的轴线相一致。

15.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，每套乘客登机桥的移动通道的轴线穿过所述登机桥的固定轴坐标系的原点及移动轴坐标系的原点。

16.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述控制设备是独立的逻辑可编程控制器。

17.根据权利要求12和16所述的系统，其特征在于，防碰撞系统的控制软件在登机桥的逻辑可编程控制器自身中运行。

18.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，当参考点之间、轴线之间或参考点与轴线之间的距离达到限制值时，触发警报以警告即将发生碰撞。

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